Procédés de structuration des pâtes alimentaires et outils de contrôle de la qualité

Procédés de structuration des pâtes alimentaires et outils de contrôle de la qualité Denis CASSAN Introduction Les différentes pâtes alimentaires Les pâtes alimentaires sont fabriquées avec de la semoule de blé dur et de l eau, sous contraintes mécaniques. Pâtes sèches Pâtes fraiches Pâtes longues Pâtes courtes Pâtes farcies Les pâtes les plus consommées en France sont les spaghetti(s) Pour fabriquer 1 kg de pâtes, il faut 1,3 à 1,5 kg de blé dur..02 1

Introduction Les pâtes alimentaires n ont qu une subtile saveur La qualité des pâtes se juge plus parce que vous ne goutez pas que par ce que vous goutez. Outils de contrôle et origine de la qualité.03 Procédés de structuration des pâtes alimentaires et outils de contrôle Les pâtes alimentaires, de couleur jaune ambrée, doivent, après cuisson, rester fermes sans se déliter, ni coller entre elles. 1. Mécanisme de structuration 2. Processus de fabrication 3. Outils de contrôle de la qualité 4. Origine de la qualité 5. Innovations.04 2

1 Mécanisme de structuration 1934, en France, une loi impose de fabriquer les pâtes alimentaires à partir de semoule de blé dur. Semoule de blé dur Pâtes cuites Seconde transformation Eau Energie Aptitude à la seconde transformation ou valeur pastière : Facilité de transformer des semoules en produits finis pâtes alimentaires Qualité organoleptique des produits finis Aspect des pâtes crues Qualité culinaire.05 1 Mécanisme de structuration Semoule de blé dur Procédé de structuration des pâtes : 3 étapes Etape 1 : Structuration Développer la structure de la pâte Donner la forme de la pâte Etape 2 : Stabilisation Séchage des pâtes (réduction de a w ) Traitement thermique (renforcement de la structure) Etape 3 : Cuisson Gélatinisation de l amidon Hydratation Étape 1 Étape 2 Étape 3 Malaxage Extrusion Pâtes fraiches Séchage Pâtes sèches Cuisson Pâtes Cuites.06 3

1 Mécanisme de structuration Les constituants de la semoule de blé dur impliqués dans les mécanismes physico-chimiques de la qualité des pâtes : Protéines du gluten (protéines de réserve : gliadines et gluténines) Protéines cytoplasmiques (albumines et globulines) Granules d amidon Granules endommagées d amidon Pigments caroténoïdes.07 1 Mécanisme de structuration Agrégation et réticulation des protéines : formation du réseau de gluten Groupes thiols des cystéines Chaînes de protéines Pont disulfure SH SH SH SH SH Agrégation Réticulation SH S S S S SH SH.08 4

1 Mécanisme de structuration L amidon de blé dur Amylose Amylopectine Gélatinisation de l amidon H 2 O H 2 O H 2 O Sorption Gonflement Dispersion 20 C 80 C.09 1 Mécanisme de structuration Mécanisme de structuration des pâtes alimentaires Les protéines doivent former un réseau continu autour des granules d'amidon. Le réseau doit s'insolubiliser avant la gélatinisation des granules d'amidon. Au cours de la cuisson, le réseau doit maintenir dans ses mailles les granules d'amidon gélatinisées..010 5

1 Mécanisme de structuration Diagramme d état des composants de la semoule de blé dur Capacité des composants d'interagir par des réactions physico-chimiques L ajout d eau et l élévation de la température augmentent la mobilité moléculaire et la réactivité. Température (C) 200 160 120 80 40 0 Etat vitreux (stable) Fusion (amidon) Reticulation (protéines) Transition vitreuse (protéines) Etat cahoutchoutique (forte réactivité) Gelatinisation (amidon) 0 20 40 60 80 100 Teneur en eau (g d eau / 100 g matière sèche).011 Procédés de structuration des pâtes alimentaires et outils de contrôle Les pâtes alimentaires, de couleur jaune ambrée, doivent, après cuisson, rester fermes sans se déliter, ni coller entre elles. 1. Mécanisme de structuration 2. Processus de fabrication 3. Outils de contrôle de la qualité 4. Origine de la qualité 5. Innovations.012 6

2 Processus de fabrication Energie mécanique Hydratation et Malaxage Semoule Point de pâte Eau L'étape d'hydratation / malaxage (15 20 minutes) assure l activation des constituants de la semoule. Les protéines de gluten sont alors prêtes à interagir. En sortie de malaxage, on obtient une pâte granulaire sableuse appelée agglomérats. Agglomérats.013 2 Processus de fabrication Extrusion Energie mécanique L'étape d'extrusion assure le développement de la structure de la pâte. L apport important d énergie mécanique permet la structuration par la mise en place du réseau protéique, et la mise en forme par l écoulement au travers d une filière. Filière.014 7

2 Processus de fabrication Séchage Chaleur Eau L'étape du séchage assure le renforcement de la structure et la stabilisation de la pâte. Un diagramme de séchage est appliqué (succession de différentes conditions de température et d humidité relative) pour prévenir la formation de gerçures..015 2 Processus de fabrication Cuisson Eau Chaleur L'étape de cuisson est indispensable pour obtenir les qualités organoleptiques et nutritionnelles recherchées..016 8

Procédés de structuration des pâtes alimentaires et outils de contrôle Les pâtes alimentaires, de couleur jaune ambrée, doivent, après cuisson, rester fermes sans se déliter, ni coller entre elles. 1. Mécanisme de structuration 2. Processus de fabrication 3. Outils de contrôle de la qualité 4. Origine de la qualité 5. Innovations.017 Couleur(s) = Nuances de jaune, rouge et brun - Déterminée à l'aide d'un Chromamètre. - Échelle de couleur CIE - Clarté : L* = 55-60. - Indice de rouge : a* = 5-7. - Indice de jaune : b* = 30-40. Couleur(s) AACC Method 14-22 Color of Pasta Reflectance Colorimeter Method Origines: Composante jaune : teneur en pigments caroténoïdes des semoules (peuvent être oxydées par les lipoxygénases -> malaxage et extrusion sous vide) Composante brune : activité enzymatique Composante rouge : réactions de Maillard.018 9

Aspects visuels Dénombrement à partir d observations visuelles des piqûres & gerçures: - Piqûres noires (proviennent de grains mouchetés) - Piqûres brunes (proviennent de particules de sons non éliminées au cours de la mouture) - Piqûres blanches (proviennent de mauvaises conditions d hydratation ) - Gerçures : Écailles blanches dans la structure (proviennent de mauvaises conditions de séchage) Aspect de surface: dépend de la nature du moule d extrusion: - Téflon --> Surface lisse - Bronze --> Surface rugueuse.019 Objectifs de la cuisson Gélatinisation des granules d'amidon (pour les rendre digestibles) dans la pâte par immersion dans de l'eau bouillante pendant une durée «suffisante». Protocole standardisé (NF ISO 7304) Optimum cooking time : ISO 7304-2:2008 : Pâtes alimentaires produites à partir de semoule de blé dur - Appréciation de la qualité de cuisson par analyse sensorielle. - Un échantillon de 100 g de pâtes découpées en brins de 15 cm environ est plongé dans 2l d'eau. - L'eau est préalablement salée à 7 g.l-1 et portée puis maintenue à ébullition (plaque de cuisson Gerhart Bronn, 1500W) tout au long de la cuisson. - A la fin de la cuisson, les pâtes sont versées dans une passoire, égouttées puis rincées avec 500 ml d eau froide. - Les pâtes cuites sont alors placées dans une boîte de pétri saturée en humidité, sur laquelle un couvercle est posé..020 10

Temps de cuisson Temps nécessaire pour hydrater la pâte et gélatiniser l'amidon. Détermination par observation visuelle après écrasement entre 2 plaques de plexiglass. --> Observation de la disparition de la ligne blanche au centre de la pâte Temps minimal (T) : Temps à partir duquel l amidon est entièrement gélatinisé. Temps optimal (T + 1 min) : Temps pour donner à la pâte la texture recherchée. Temps maximal (T + 6 min) : Temps au-delà duquel les produits se désintègrent. Le temps optimal de cuisson est proportionnel au diamètre des pâtes à l'état cru..021 Absorption d eau et gonflement - Absorption d'eau au cours de la cuisson: 160-180 g eau / 100 g pâtes sèches - Augmentation diamètre. - Augmentation décalée de la longueur. Le diamètre des pâtes après cuisson est proportionnel au diamètre des pâtes à l'état cru. Pertes à la cuisson - Solubilisation dans l'eau de cuisson d'une partie des constituants de la surface. - Solubilisation des chaînes d'amidon non immobilisées par le réseau protéique..022 11

Propriétés de surface = Collant (adhésion des brins) = Délitescence (aspect ± lisse).023 Propriétés de texture Mesures du comportement par des pâtes soumises à des contraintes / déformations. Utilisation de texturomètre (problème de géométrie des pâtes) - Fermeté - Résistance des pâtes crues - Résistance des pâtes cuites - Collant des pâtes cuites. - Résistance à la traction - Extensibilité - Résistance à flexion: spaghettis secs - AACC (16-50) méthode standard Capteur de force Déplacement Temps Vitesse Outils.024 12

Les différents outils dédiés aux pâtes.025 Test de fermeté Protocole expérimental - On détecte le diamètre moyen des 5 spaghetti(s) - On applique une déformation de 60% à la vitesse de 2 mm/s - On mesure la force Contrainte Pic Fermeté 9 8 7 6 5 4 3 2 Aire 1 0 0 10 20 30 40 50 60 70 % Déformation Analyse des résultats - On trace la courbe de la contrainte (Force divisée par la surface du couteau) en fonction du pourcentage de déformation. - Le pic exprime la fermeté - L aire sous la courbe donne l énergie de déformation..026 13

Protocole expérimental Autres formats Analyse de texture des formats autres que les spaghetti(s) Les pâtes sont d abord compactées, puis elles sont extrudées à travers le treillis métallique. Compression à 5 mm/sec sur une distance de 105 mm. Analyse des résultats La force moyenne d extrusion est relevée entre 16 et 21 sec, ce qui correspond aux derniers 25 mm de course.027 Evaluation de la qualité des pâtes par l analyse sensorielle Il est utile de relier les résultats obtenus avec l avis d un panel d évaluation sensorielle : c est bien le consommateur final qui tranche sur une «bonne» pâte. L Analyse sensorielle Ensemble de méthodes permettant de mesurer les perceptions sensorielles : vue, ouïe, odorat, goût, toucher. Fondée sur trois niveaux métrologiques : percevoir, identifier, discerner. Les sens ne se limitent pas à une réaction physiologique à un stimulus, mais prennent en compte l'expérience de la personne, son vécu, son état d'esprit (humeur), son environnement (ambiance).028 14

Procédés de structuration des pâtes alimentaires et outils de contrôle Les pâtes alimentaires, de couleur jaune ambrée, doivent, après cuisson, rester fermes sans se déliter, ni coller entre elles. 1. Mécanisme de structuration 2. Processus de fabrication 3. Outils de contrôle de la qualité 4. Origine de la qualité 5. Innovations.029 4 Origine de la qualité Qualité des pâtes Origine blé Origine procédé Aspect Jaune Clarté Rouge Caroténoïdes, LOX PPO (--) Malaxage & Séchage Malaxage & Séchage Séchage (Maillard) Gerçure (--) Séchage (vitesse) Piqûres noires Piqûres brunes Piqûres blanches Moucheture (--) (--) (--) Mouture Malaxage Qualité culinaire Viscoélasticité Protéines (quantité et qualité) (+) Traitement thermique au séchage Collant Délitescence (--) (+) Traitement thermique au séchage.030 15

4 Origine de la qualité Contribution des protéines du gluten Semoule: Malaxage: Extrusion : Séchage : Cuisson : - Quantité et qualité des protéines du gluten. - Point de pâte - Formation du réseau de gluten autour des granules d'amidon. - Réticulation du réseau de gluten (séchage THT fin de cycle). - Coagulation du réseau de gluten. Pâtes : - Contribuent à la fermeté & viscoélasticité. - Contribuent à la diminution du collant et délitescence. - Contribuent au faible IG de l'amidon..031 4 Origine de la qualité Contribution des granules d amidon Semoule: - Contient des granules d amidon endommagées si taux d extraction élevé Malaxage: - Granules d amidon endommagées affectent la teneur en eau optimale Extrusion : - Séchage : - Dégradation des granules si problème de séchage. Les granules d amidon endommagé participent aux réactions de Maillard Cuisson : - Gélatinisation des granules. Pâtes : - Participent à la structure de la pâte - Pas d effet négatif si le réseau de gluten est «bien structuré». - A l origine du collant et de la délitescence si problème séchage..032 16

4 Origine de la qualité Relation constituants x procédé E méca E méca E méca Chaleur Chaleur Eau Eau Eau Mouture Malaxage Extrusion Séchage Cuisson Grain de blé Semoule Semoule hydratée Pâte hydratée Pâte sèche Pâte cuite Protéines Protéines Protéines Protéines Amidon Amidon.033 Procédés de structuration des pâtes alimentaires et outils de contrôle Les pâtes alimentaires, de couleur jaune ambrée, doivent, après cuisson, rester fermes sans se déliter, ni coller entre elles. 1. Mécanisme de structuration 2. Processus de fabrication 3. Outils de contrôle de la qualité 4. Origine de la qualité 5. Innovations.034 17

5 Innovations Consommation pâtes alimentaires en France : 8,0 kg/habitant/an 80% des parts du marché des pâtes alimentaires pour les pâtes sèches (spaghetti 26%, tagliatelles 17% et coquillettes 15%) Innovation sur un produit de «base» Que s approprie un public car correspondant à ses besoins ou ses attentes explicites ou insoupçonnées jusqu'alors..035 5 Innovations Préparation plus simple et plus rapide Pâtes précuites avec un emballage type doypack (micro-onde) Cuisson 3 Minutes : une pâte plus fine pour une cuisson encore plus rapide Pâtes à poêler Le plat cuisiné est fourni dans une box, avec une sauce séparée dans le couvercle..036 18

5 Innovations Haut de gamme Pâtes laminées à base de semoule de blé dur, d œufs frais et d Encre de seiche et de feuilles d or alimentaire déposées à la main. Pâtes laminées, séchées à froid, cuisson rapide. Pâtes sèches avec un goût proche des pâtes fraîches.037 5 Innovations Circuits courts Produits «naturels» Santé.038 19

5 Innovations Spécialités Epeautre Légumineuse Pâtes à base de blé tendre, blancs d'œufs, lait, et du sel de Guérande, cultivé sur l'exploitation familiale..039 5 Innovations Produits «service» Gamme de pâtes ultra résistantes = Qualité des blés (sélection variétale) = Recette (blanc d œuf) = Process de séchage (basse température) --> Ne collent pas (avec temps de cuisson doublé) --> Ne se déforment pas au réchauffage.040 20

L innovation est une alliance entre recherche, marketing, instinct, imagination, produit et courage industriel. Antoine Riboud.041.042 21